Les bobines sur la route pourraient charger les véhicules électriques pendant la conduite

L’un des principaux problèmes avec les véhicules électriques est que vous devez vous arrêter et vous arrêter pour obtenir une charge. S’il n’y a pas de chargeur CC haute vitesse disponible, cela peut signifier attendre des heures pendant que votre batterie se recharge.

C’est la principale bête noire des véhicules électriques depuis qu’ils ont commencé à prendre la route en nombre réel. Cependant, une nouvelle configuration de charge sans fil pourrait vous permettre de recharger vos batteries en déplacement.

Autoroutes électriques

Au fil des ans, de nombreuses propositions ont été faites pour alimenter ou recharger les véhicules électriques lorsqu’ils roulent sur la route. Beaucoup sont similaires à la façon dont nous chargeons couramment les téléphones de nos jours, en utilisant un transfert de puissance inductif via des bobines magnétiques. La théorie est simple. La puissance est délivrée aux bobines sur la chaussée, puis captée par induction par une bobine sur le véhicule en mouvement.

Prendre ces idées du concept à la réalité est cependant difficile. Lorsqu’il s’agit de recharger un véhicule électrique, des niveaux de puissance énormes sont nécessaires, de l’ordre de dizaines à des centaines de kilowatts. Et, bien qu’un téléphone puisse s’asseoir parfaitement sur un chargeur, les véhicules électriques nécessitent généralement une bonne garde au sol pour naviguer en toute sécurité sur la route. De plus, étant donné que les voitures se déplacent à un rythme assez rapide, un système de charge par induction capable de gérer cette condition dynamique nécessiterait un grand nombre de bobines enfouies à plusieurs reprises dans la plate-forme de la route.

Les bus sont le début

Le système OLEV enterre une « voie électrique » dans la route, qui alimente les bus sans fil via des récepteurs montés en dessous. Le récepteur fonctionne avec un entrefer nominal de seulement 17 cm au-dessus de la bobine. Crédit : KAIST, communiqué de presse

Malgré ces défis, l’idée a fait ses preuves dans le monde réel dans une mesure limitée. Le véhicule électrique en ligne, ou OLEV, a été développé par le Korea Advanced Institute of Technology (KAIST) et utilisé pour alimenter une navette en 2009. Le système s’est lentement étendu à quatre lignes en 2016, les bus se chargeant sans fil grâce à l’énergie inductive. émetteurs enterrés dans la route le long du parcours du bus.

La deuxième génération du système utilisé sur les bus transmet 100 kW de puissance sans fil à travers un entrefer de 17 cm avec une efficacité énergétique de 85 %. Ceci est réalisé en utilisant plusieurs bobines de captage de puissance montées sur un seul véhicule. De nombreuses recherches ont été menées pour trouver les géométries de bobine et les paramètres électriques optimaux pour permettre au système de fonctionner à ce niveau. Grâce à l’énergie fournie par la surface de la route, les bus peuvent compter sur des batteries plus petites pour se déplacer, ce qui permet d’économiser du poids et d’améliorer l’efficacité. Le système est enterré dans 5 à 15% de la chaussée sur les lignes de bus, et un système de détection de véhicule éteint les bobines d’induction lorsqu’il n’est pas utilisé. Bien que certains itinéraires aient été fermés depuis, un service de navette fonctionne toujours à KAIST en utilisant la technologie.

D’autres entreprises travaillent également dans cet espace. Startup Magment porte le nom d’un portemanteau de «ciment magnétique» et travaille sur une démonstration routière inductive spéciale avec le ministère des Transports de l’Indiana. Les détails sont rares, mais la société est à l’avant-garde d’une méthode spéciale de mélange de matériaux ferromagnétiques avec du ciment pour produire un système routier de recharge sans fil plus rentable et efficace. La société a également l’intention d’utiliser le système pour des applications non routières, comme les chariots élévateurs et les scooters électriques.

Travailleurs installant des bobines de charge inductive sur la surface de la route à Smartroad Gotland. De nombreuses recherches portent sur la géométrie des bobines pour assurer un transfert de puissance et une efficacité maximum tout en travaillant à une distance d’entrefer raisonnable. Crédit : Smartroad Gotland, Blog d’actualités

Une autre entreprise remarquable est la société israélienne Electreon qui gère un programme pilote à Gotland, en Suède. Déployé pour la première fois en décembre 2020, le projet a fait rouler avec succès un camion de 40 tonnes sur un tronçon de route test de 1,65 km de long. Utilisant à nouveau des bobines de cuivre enfouies dans la surface de la route, il est capable de fournir environ 70 kW de puissance à un véhicule en mouvement à des vitesses allant jusqu’à 80 km/h. La société travaille également sur d’autres programmes pilotes à travers le monde, y compris une installation avec Ford Motor Company qui sera installée près du Michigan Central Terminal de Detroit.

Pas encore là

Le problème pour de tels systèmes reste le coût. Pour commencer, enterrer les lignes de transport d’électricité et les bobines de fantaisie dans la surface de la route elle-même coûte beaucoup à faire en premier lieu. C’est assez cher pour de nouvelles routes, et encore pire lorsque vous devez creuser une route existante pour y installer le matériel par la suite. Les estimations d’un projet suédois ont indiqué qu’un système sans fil comme celui d’Electreon coûterait de l’ordre de 2 millions de dollars US par km dans une nouvelle construction. Ce coût est environ deux fois plus élevé à installer que les méthodes plus traditionnelles de transfert de puissance, comme de simples rails ou des câbles aériens, tout en fournissant beaucoup moins de puissance au démarrage. Ces derniers prouvent déjà leur valeur lors d’essais de camionnage dans plusieurs endroits du monde.

La maintenance est également un enjeu majeur. Enterrer quoi que ce soit dans une chaussée signifie que c’est un travail énorme de le réparer si quelque chose ne va pas. Au minimum, il faudra fermer la route, et au pire, la creuser. La mise à niveau vers une technologie plus performante nécessitera également un travail invasif pour supprimer l’ancien matériel et réinstaller le nouveau.

Enfin, il y a la question de la normalisation. Alimenter des véhicules via des bobines inductives sur la route est formidable, mais les voitures et les camions auront besoin de micros spéciaux équipés pour recevoir cette énergie. Le capteur inductif doit être soigneusement réglé sur les bobines de la route, il y a donc peu de chances de moderniser un capteur de taille unique qui peut traverser plusieurs systèmes de chaussée électrique. Ainsi, afin de rendre ces systèmes pratiques, le système d’une entreprise devrait être déployé sur de larges sections de chaussée, au point où il devenait économiquement intéressant pour les utilisateurs individuels et commerciaux d’envisager d’équiper leurs véhicules de matériel de ramassage.

Il semble peu probable que nous creusions nos routes pour installer des bobines de charge de si tôt. Après tout, nous avons à peine équipé nos villes et villages de chargeurs de VE ordinaires, et il s’agit déjà d’une technologie mature et établie. Cependant, dans certaines applications, telles que les itinéraires d’autobus ou de camionnage spécialisés, la technologie peut tout simplement faire son chemin. À partir de là, il pourrait se propager davantage, mais seulement si le lourd investissement a du sens.